电子电路负反馈

电子电路负反馈第1页，共46页，2023年，2月20日，星期一17.1反馈的基本概念1.开环与闭环电路中只有正向传输，没有反向传输，称为开环状态。正向传输——信号从输入端到输出端的传输反向传输——信号从输出端到输入端的传输既有正向传输，又有反馈称为闭环状态。信号的正向传输信号的正向传输反馈传输(通路)（反馈网络）第2页，共46页，2023年，2月20日，星期一基本放大电路A反馈网络F放大：迭加：1.什么是放大电路中的负反馈A称为开环放大倍数+–反馈：AF称为闭环放大倍数AF=Xo/Xi输出信号输入信号反馈信号净输入信号F称为反馈系数17.1.1负反馈与正反馈负反馈放大器反馈——将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定的方式送回到输入回路的过程。第3页，共46页，2023年，2月20日，星期一一般负反馈称为反馈深度深度负反馈正反馈自激振荡(5)在深度负反馈条件下反馈对放大电路工作性能的影响第4页，共46页，2023年，2月20日，星期一例：基本放大器，无反馈，净输入量ube=ui，电压放大倍数为：2.负反馈与正反馈负反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小。引入反馈后，净输入量ube=ui-uf，电压放大倍数为：可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。正反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。第5页，共46页，2023年，2月20日，星期一17.1.2负反馈与正反馈的判别方法用“瞬时极性法”判断反馈极性：

假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。第6页，共46页，2023年，2月20日，星期一负反馈类型有四种组态:电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈17.2放大电路中的负反馈第7页，共46页，2023年，2月20日，星期一一.电压串联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈从输入端看，有：ud=ui-uf故为串联负反馈。用“瞬时极性法”判断反馈极性：

假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。反馈电压：因为反馈量与输出电压成比例，所以称电压反馈。第8页，共46页，2023年，2月20日，星期一二.电压并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压并联负反馈。id=ii-if从输入端看有：因为反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。

反馈电流：故为并联负反馈。第9页，共46页，2023年，2月20日，星期一三.电流并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈。又因为在输入端有:id=ii-if

反馈电流：因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。故为并联负反馈。第10页，共46页，2023年，2月20日，星期一四.电流串联负反馈

反馈电压：uf=ioRf根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈ud=ui-uf又因为在输入端有因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。故为串联负反馈。第11页，共46页，2023年，2月20日，星期一为改善性能引入负反馈的一般原则要稳定直流量——引入直流负反馈要稳定交流量——引入交流负反馈要稳定输出电压——引入电压负反馈要稳定输出电流——引入电流负反馈要增大输入电阻——引入串联负反馈要减小输入电阻——引入并联负反馈第12页，共46页，2023年，2月20日，星期一负反馈对放大电路性能的影响

提高增益的稳定性减少非线性失真扩展频带改变输入电阻和输出电阻

在放大器中引入负反馈

降低了放大倍数

使放大器的性能得以改善：第13页，共46页，2023年，2月20日，星期一a.提高放大倍数的稳定性闭环时则只考虑幅值有即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍另一方面:在深度负反馈条件下

即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。第14页，共46页，2023年，2月20日，星期一b.改善放大器的非线性失真Auiufuiuoud加反馈前加反馈后AF+–失真改善uouo第15页，共46页，2023年，2月20日，星期一（1）通频带：（2）带宽-增益积：│fbw×Aum│BJT一旦确定，带宽增益积基本为常数5.频率失真——由于放大器对不同频率信号的放大倍数不同而产生的失真。两个频率响应指标：f-180°fHfL-225°-270°ffHfL-20dB/十倍频程-135°-90°20dB/十倍频程第16页，共46页，2023年，2月20日，星期一c.扩展放大器的通频带放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。

无反馈时放大器的通频带：fbw=fH－fLfH有反馈时放大器的通频带：fbwf=fHf－fLffHf可以证明：fbwf=(1+AF)fbw020lg|A|（dB）F（Hz）AmfLfHfLffHfAmf第17页，共46页，2023年，2月20日，星期一一.产生自激振荡的条件fidXXX-=改成正反馈只有正反馈电路才能产生自激振荡。17.3振荡电路中的正反馈+Xi–f基本放大器A反馈网络FX+doXX第18页，共46页，2023年，2月20日，星期一如果：,ifXX=则去掉,iX仍有信号输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。Xi+f基本放大器A反馈网络FX+doXXXdof基本放大器A反馈网络FXX第19页，共46页，2023年，2月20日，星期一FA=1Xd=Xf所以，自激振荡条件也可以写成：自激振荡的条件：（1）振幅条件：（2）相位条件：pjjnFA2=+n是整数因为：..Xdof基本放大器A反馈网络FXX第20页，共46页，2023年，2月20日，星期一二.起振条件和稳幅原理起振条件：结果：产生增幅振荡（略大于）1、被动：器件非线性2、主动：在反馈网络中加入非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益稳幅过程：起振时，稳定振荡时，稳幅措施：起振过程Xdof基本放大器A反馈网络FXX第21页，共46页，2023年，2月20日，星期一1.放大电路2.正反馈网络3.选频网络——只对一个频率满足振荡条件，从而获得单一频率的正弦波输出。常用的选频网络有RC选频和LC选频4.稳幅环节——使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。三.正弦波振荡器的一般组成第22页，共46页，2023年，2月20日，星期一17.3.1RC正弦波振荡电路一.RC串并联网络的选频特性R1C1串联阻抗：R2C2并联阻抗：选频特性：第23页，共46页，2023年，2月20日，星期一通常，取R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，则有：式中：可见：当时，│F│最大，且=0°

│F│max=1/3第24页，共46页，2023年，2月20日，星期一RC串并联网络完整的频率特性曲线：当时，│F│=│F│max=1/3φF+90°|F|第25页，共46页，2023年，2月20日，星期一二.RC桥式振荡器的工作原理：在f0处满足相位条件：因为：AF=131=F11f+=RRA1f2RR=只需：A=3输出正弦波频率：振幅条件：引入负反馈：选：第26页，共46页，2023年，2月20日，星期一例题:R=1k，C=0.1F，R1=10k。Rf为多大时才能起振？振荡频率f0=？AF=1，31=F11f+=RRAA≥3Rf=2R1=210=20k=1592Hz起振条件：≥3第27页，共46页，2023年，2月20日，星期一能自动稳幅的振荡电路半导体热敏电阻(负温度系数）起振时Rt较大使A>3,易起振。当uo幅度自激增长时，Rt减小，A减小。

当uo幅度达某一值时，A→3。当uo进一步增大时，RT再减小,使A<3。因此uo幅度自动稳定于某一幅值。第28页，共46页，2023年，2月20日，星期一能自动稳幅的振荡电路

起振时D1、D2不导通，Rf1+Rf2略大于2R1。随着uo的增加，D1、D2逐渐导通，Rf2被短接，A自动下降，起到稳幅作用。将Rf分为Rf1

和Rf2，

Rf2并联二极管第29页，共46页，2023年，2月20日，星期一K：双联波段开关，切换R，用于粗调振荡频率。C：双联可调电容，改变C，用于细调振荡频率。振荡频率的调节：_++RfuoRCCR1KKR1R1R2R2R3R3振荡频率：第30页，共46页，2023年，2月20日，星期一1.LC并联谐振回路的选频特性(阻性)LC并联谐振特点：谐振时，总路电流很小，支路电流很大，电感与电容的无功功率互相补偿，电路呈阻性。R为电感和回路中的损耗电阻17.3.2LC正弦波振荡器当时，并联谐振。谐振时，电路呈阻性：第31页，共46页，2023年，2月20日，星期一互感线圈的极性判别1234初级线圈次级线圈同名端1234+–+–

在LC振荡器中，反馈信号通过互感线圈引出同名端：第32页，共46页，2023年，2月20日，星期一二.变压器反馈式LC振荡电路

工作原理：三极管共射放大器。利用互感线圈的同名端：

满足相位条件。振荡频率:第33页，共46页，2023年，2月20日，星期一判断是否是满足相位条件——相位平衡法：断开反馈到放大器的输入端点，假设在输入端加入一正极性的信号，用瞬时极性法判定反馈信号的极性。若反馈信号与输入信号同相，则满足相位条件；否则不满足。(+)(-)(+)第34页，共46页，2023年，2月20日，星期一(+)(+)(+)(+)LC正弦波振荡器举例满足相位平衡条件第35页，共46页，2023年，2月20日，星期一（+）（+）（–）（+）

LC正弦波振荡器举例振荡频率:（–）满足相位平衡条件第36页，共46页，2023年，2月20日，星期一仍然由LC并联谐振电路构成选频网络三.三点式LC振荡电路原理：uf与uo反相uf与uo同相电感三点式：电容三点式：uf与uo反相uf与uo同相第37页，共46页，2023年，2月20日，星期一振荡频率：1.电感三点式LC振荡电路第38页，共46页，2023年，2月20日，星期一2.电容三点式LC振荡电路振荡频率：第39页，共46页，2023年，2月20日，星期一例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。第40页，共46页，2023年，2月20日，星期一Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。3.石英晶体振荡电路1.频率稳定问题频率稳定度一般由来衡量——频率偏移量。——振荡频率。LC振荡电路Q——数百石英晶体振荡电路Q——10000500000第41页，共46页，2023年，2月20日，星期一一.石英晶体2.基本特性1.结构：极板间加电场极板间加机械力